2024年高考江西卷物理真題T5變式題

試卷第=page11頁，共=sectionpages33頁試卷第=page11頁，共=sectionpages33頁1．如圖（a）所示，軌道左側(cè)斜面傾斜角滿足sinθ1=0.6，摩擦因數(shù)，足夠長的光滑水平導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.5T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向豎直向上，右側(cè)斜面導(dǎo)軌傾角滿足sinθ2=0.8，摩擦因數(shù)?，F(xiàn)將質(zhì)量為m甲=6kg的導(dǎo)體桿甲從斜面上高h(yuǎn)=4m處由靜止釋放，質(zhì)量為m乙=2kg的導(dǎo)體桿乙靜止在水平導(dǎo)軌上，與水平軌道左端的距離為d。已知導(dǎo)軌間距為l=2m，兩桿電阻均為R=1Ω，其余電阻不計(jì)，不計(jì)導(dǎo)體桿通過水平導(dǎo)軌與斜面導(dǎo)軌連接處的能量損失，且若兩桿發(fā)生碰撞，則為完全非彈性碰撞，取g=10m/s2，求：（1）甲桿剛進(jìn)入磁場，乙桿的加速度？（2）乙桿第一次滑上斜面前兩桿未相碰，距離d滿足的條件？（3）若乙前兩次在右側(cè)傾斜導(dǎo)軌上相對于水平導(dǎo)軌的豎直高度y隨時(shí)間t的變化如圖（b）所示（t1、t2、t3、t4、b均為未知量），乙第二次進(jìn)入右側(cè)傾斜導(dǎo)軌之前與甲發(fā)生碰撞，甲在0~t3時(shí)間內(nèi)未進(jìn)入右側(cè)傾斜導(dǎo)軌，求d的取值范圍。2．如圖所示，和是兩根足夠長且電阻不計(jì)的固定光滑平行金屬軌道，其中和為軌道的水平部分，和是傾角的傾斜部分。在右側(cè)空間中存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場，不計(jì)導(dǎo)體棒在軌道連接處的動(dòng)能損失。將質(zhì)量，單位長度電阻值的導(dǎo)體棒于傾斜導(dǎo)軌上，距離斜面軌道底端高度，另一完全相同的導(dǎo)體棒靜止于水平導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌間距均為，導(dǎo)體棒長度均為。時(shí)，導(dǎo)體棒從靜止釋放，到兩棒最終穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)過程中，棒未發(fā)生碰撞，且兩導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌保持垂直，g取。求：（1）棒剛滑到斜面軌道底端時(shí)回路中產(chǎn)生的電流；（2）兩導(dǎo)體棒的最終速度大??；（3）從開始計(jì)時(shí)到兩棒最終穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)過程中，通過回路的電荷量。

3．如圖所示，兩固定平行金屬導(dǎo)軌由光滑傾斜導(dǎo)軌和粗糙水平導(dǎo)軌組成，傾斜導(dǎo)軌的傾角為，水平虛線MN垂直于導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為d，上端接有阻值為R的定值電阻，傾斜導(dǎo)軌區(qū)域存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為、方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場，水平導(dǎo)軌區(qū)域存在方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場。質(zhì)量為m、長為d、電阻為r的金屬棒從傾斜導(dǎo)軌上某處由靜止下滑，金屬棒到達(dá)MN時(shí)速度恰好達(dá)到最大，進(jìn)入水平導(dǎo)軌后滑行距離x停下。金屬棒在水平導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的過程中，通過金屬棒某一橫截面的電荷量為q。金屬棒始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，重力加速度大小為g，不計(jì)導(dǎo)軌電阻，不計(jì)金屬棒通過MN時(shí)的能量損失。求：（1）金屬棒在傾斜導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)的最大速度；（2）水平導(dǎo)軌間磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小。4．如圖所示，MN、PQ是兩根足夠長的光滑平行的金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距離，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角，導(dǎo)軌上端連接一個(gè)阻值R=0.4Ω的電阻。整個(gè)導(dǎo)軌平面處于垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T?，F(xiàn)有一根質(zhì)量、電阻的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置，且接觸良好，金屬棒從靜止開始沿導(dǎo)軌下滑后達(dá)到勻速直線運(yùn)動(dòng)，且始終與導(dǎo)軌垂直。重力加速度g取，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，求：（1）金屬棒沿導(dǎo)軌下滑過程中速度最大值；（2）金屬棒沿導(dǎo)軌勻速下滑時(shí)ab兩端的電壓；（3）金屬棒從靜止達(dá)到勻速的過程中，電阻R產(chǎn)生的熱量。5．電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌與如圖所示放置，一段水平，一段傾斜。與段水平且粗糙，HG與QN段傾斜且光滑，EF段間導(dǎo)軌的寬度為段間導(dǎo)軌的寬度為與與水平面成角，空間中存在勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為，方向與軌道平面垂直，金屬棒、與軌道垂直放置，兩金屬棒質(zhì)量相等，均為，接入電路的電阻均為間用輕質(zhì)絕緣細(xì)線相連，中間跨過一個(gè)理想定滑輪，兩金屬棒始終垂直于導(dǎo)軌，兩金屬棒始終不會(huì)與滑輪相碰，金屬導(dǎo)軌足夠長，，現(xiàn)將金屬棒由靜止釋放，釋放瞬間棒的加速度為。（1）棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為多大；（2）釋放棒后，求兩金屬棒的最大速度大??；（3）假設(shè)金屬棒沿傾斜導(dǎo)軌下滑時(shí)達(dá)到最大速度，試求由靜止釋放金屬棒至達(dá)到最大速度棒下滑的距離。

6．如圖所示，質(zhì)量為M的U形金屬框M′MNN′靜置在粗糙絕緣水平面上，金屬框與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，且最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。MM′、NN′兩邊相互平行，相距為l，兩邊電阻不計(jì)且足夠長；底邊MN垂直于MM′，電阻為r。質(zhì)量為m的光滑導(dǎo)體棒ab，電阻為R，垂直MM′放在金屬框上，整個(gè)裝置處于垂直金屬框平面向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中、在垂直ab棒的水平拉力F作用下，ab棒沿軌道由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)x0距離后撤去拉力，直至ab棒最后停下，整個(gè)過程中金屬框恰好沒動(dòng)。若導(dǎo)體棒ab與MM′、NN′始終保持良好接觸，重力加速度為g，求：（1）加速過程中通過導(dǎo)體棒ab的電荷量q。（2）導(dǎo)體棒做勻加速直線運(yùn)動(dòng)過程中，導(dǎo)體棒的加速度和水平拉力F隨位移x變化的函數(shù)關(guān)系式。（3）導(dǎo)體棒ab通過的總位移。

7．如圖，兩根電阻不計(jì)、足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌固定在水平面內(nèi)，間距，在導(dǎo)軌間寬度的矩形區(qū)域內(nèi)，有垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，一根質(zhì)量，電阻的金屬棒靜止在導(dǎo)軌上，現(xiàn)使另一根質(zhì)量，電阻也為的金屬棒以初速度從左端開始沿導(dǎo)軌滑動(dòng)，穿過磁場區(qū)域后，與發(fā)生彈性碰撞，兩金屬棒始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。求：（1）金屬棒在第一次穿越磁場的過程中回路中感應(yīng)電流的方向（從上向下看，是順時(shí)針還是逆時(shí)針，寫出結(jié)果即可）；（2）金屬棒在第一次穿越磁場的過程中流過金屬棒的電荷量；（3）金屬棒穿出磁場時(shí)的速度大小；（4）金屬棒在與金屬棒碰撞后瞬間的速度。

8．如圖所示，傾角均為、間距為L的平行金屬導(dǎo)軌左右對稱，在底端平滑相連并固定在水平地面上，左側(cè)導(dǎo)軌光滑、長度為s，其上端接一阻值為R的定值電阻，右側(cè)導(dǎo)軌粗糙且足夠長。兩導(dǎo)軌分別處在垂直導(dǎo)軌平面向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為的勻強(qiáng)磁場中?，F(xiàn)將一質(zhì)量為m、長度為L的金屬棒自左側(cè)導(dǎo)軌頂端由靜止釋放，到達(dá)底端前金屬棒已經(jīng)達(dá)到最大速度，金屬棒滑上右側(cè)導(dǎo)軌時(shí)，左側(cè)磁場立即發(fā)生變化，使金屬棒沿右側(cè)導(dǎo)軌上滑過程中通過金屬棒的電流始終為0。已知金屬棒與右側(cè)導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)，重力加速度為g，除定值電阻外，其余部分電阻均不計(jì)。（1）求金屬棒第一次運(yùn)動(dòng)到導(dǎo)軌底端時(shí)的速度大小；（2）金屬棒第一次沿右側(cè)導(dǎo)軌上滑過程中，求左側(cè)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度與金屬棒上滑距離x的關(guān)系式；（3）金屬棒在右側(cè)導(dǎo)軌第一次上滑到最高點(diǎn)時(shí)，左側(cè)磁場發(fā)生新的變化，使金屬棒沿右側(cè)導(dǎo)軌向下做加速度大小為的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)金屬棒第二次運(yùn)動(dòng)到導(dǎo)軌底端時(shí)，求左側(cè)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。9．如圖所示，與水平方向成夾角的兩平行金屬導(dǎo)軌，左端連接水平金屬軌道，右端用絕緣圓弧連接水平金屬導(dǎo)軌，并在軌道上放置靜止的金屬導(dǎo)體棒b。在水平軌道末端安裝絕緣的無摩擦輕質(zhì)固定轉(zhuǎn)軸開關(guān)，導(dǎo)體棒b經(jīng)過兩點(diǎn)（無能量損失），進(jìn)入半徑與水平面垂直的半圓形導(dǎo)軌。轉(zhuǎn)軸開關(guān)會(huì)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)以擋住后面的金屬棒。兩點(diǎn)略高于，可無碰撞通過。半圓形導(dǎo)軌與足夠長的水平金屬導(dǎo)軌平滑連接，末端連接的電容器。已知軌道間距為，長度，a、b棒質(zhì)量均為1kg，a電阻為，b電阻不計(jì)，平面、平面、平面內(nèi)均有垂直于該平面的磁場，不計(jì)一切摩擦，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，。現(xiàn)將導(dǎo)體棒a自靜止釋放，求：（1）若導(dǎo)體棒a運(yùn)動(dòng)至前已勻速，求勻速下滑時(shí)速度；（2）水平金屬導(dǎo)軌足夠長，要求a、b棒可在水平軌道上達(dá)到共速且不會(huì)發(fā)生碰撞，則b初始位置至少應(yīng)離多遠(yuǎn)；（3）b過后，轉(zhuǎn)軸開關(guān)將a擋住，求b在軌道滑行的最終速度。

10．如圖（a），一傾角為的絕緣光滑斜面固定在水平地面上，其頂端與兩根相距為L的水平光滑平行金屬導(dǎo)軌相連；導(dǎo)軌處于一豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，其末端裝有擋板M、N．兩根平行金屬棒G、H垂直導(dǎo)軌放置，G的中心用一不可伸長絕緣細(xì)繩通過輕質(zhì)定滑輪與斜面底端的物塊A相連；初始時(shí)刻繩子處于拉緊狀態(tài)并與G垂直，滑輪左側(cè)細(xì)繩與斜面平行，右側(cè)與水平面平行．從開始，H在水平向右拉力作用下向右運(yùn)動(dòng)；時(shí)，H與擋板M、N相碰后立即被鎖定．G在后的速度一時(shí)間圖線如圖（b）所示，其中段為直線．已知：磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，，G、H和A的質(zhì)量均為，G、H的電阻均為；導(dǎo)軌電阻、細(xì)繩與滑輪的摩擦力均忽略不計(jì)；H與擋板碰撞時(shí)間極短；整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程A未與滑輪相碰，兩金屬棒始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好：，，重力加速度大小取，圖（b）中e為自然常數(shù)，．求：（1）在時(shí)間段內(nèi)，棒G的加速度大小和細(xì)繩對A的拉力大??；（2）時(shí)，棒H上拉力的瞬時(shí)功率；（3）在時(shí)間段內(nèi)，棒G滑行的距離．答案第=page11頁，共=sectionpages22頁答案第=page11頁，共=sectionpages22頁參考答案：1．（1）a乙0=2m/s2，方向水平向右；（2）d≥24m；（3）【詳解】（1）甲從靜止運(yùn)動(dòng)至水平導(dǎo)軌時(shí)，根據(jù)動(dòng)能定理有甲剛進(jìn)人磁場時(shí)，平動(dòng)切割磁感線有E0=Blv0則根據(jù)歐姆定律可知此時(shí)回路的感應(yīng)電流為根據(jù)楞次定律可知，回路中的感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向（俯視），結(jié)合左手定則可知，乙所受安培力方向水平向右，由牛頓第二定律有BI0l=m2a乙0帶入數(shù)據(jù)有a乙0=2m/s2，方向水平向右（2）甲和乙在磁場中運(yùn)動(dòng)的過程中，系統(tǒng)不受外力作用，則系統(tǒng)動(dòng)量守恒，若兩者共速時(shí)恰不相碰，則有m1v0=(m1＋m2)v共對乙根據(jù)動(dòng)量定理有其中聯(lián)立解得dmin=Δx=24m則d滿足d≥24m（3）根據(jù)（2）問可知，從甲剛進(jìn)入磁場至甲、乙第一次在水平導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定，相對位移為Δx=24m，且穩(wěn)定時(shí)的速度v共=6m/s乙第一次在右側(cè)斜軌上向上運(yùn)動(dòng)的過程中，根據(jù)牛頓第二定律有m2gsinθ2＋μ2m2gcosθ2=m2a乙上根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)位移與速度的關(guān)系有2a乙上x上=v共2乙第一次在右側(cè)斜軌上向下運(yùn)動(dòng)的過程中，根據(jù)牛頓第二定律有m2gsinθ2－μ2m2gcosθ2=m2a乙下再根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)位移與速度的關(guān)系有2a乙下x下=v12且x上=x下聯(lián)立解得乙第一次滑下右側(cè)軌道最低點(diǎn)的速度v1=5m/s由于兩棒發(fā)生碰撞，則為完全非彈性碰撞，則甲乙整體第一次在右側(cè)傾斜軌道上向上運(yùn)動(dòng)有（m1＋m2）gsinθ2＋μ2（m1＋m2）gcosθ2=(m1＋m2)a共上同理有2a共上x共上=v2且由圖（b）可知x上=4.84x共上解得甲、乙碰撞后的速度乙第一次滑下右側(cè)軌道最低點(diǎn)后與甲相互作用的過程中，甲、乙組成的系統(tǒng)合外力為零，根據(jù)動(dòng)量守恒有m1v2－m2v1=(m1＋m2))v解得乙第一次滑下右側(cè)軌道最低點(diǎn)時(shí)甲的速度為若乙第一次滑下右側(cè)軌道最低點(diǎn)時(shí)與甲發(fā)生碰撞，則對應(yīng)d的最小值，乙第一次在右側(cè)斜軌上運(yùn)動(dòng)的過程，對甲根據(jù)動(dòng)量定理有其中解得根據(jù)位移關(guān)系有dmin′－Δx=Δx1解得若乙返回水平導(dǎo)軌后，當(dāng)兩者共速時(shí)恰好碰撞，則對應(yīng)d的最大值，對乙從返回水平導(dǎo)軌到與甲碰撞前瞬間的過程，根據(jù)動(dòng)量定理有其中解得根據(jù)位移關(guān)系有dmax－Δx－Δx1=Δx2解得則d的取值范圍為2．（1）0.1A；（2）0.5m/s；（3）3.125C【詳解】（1）棒從斜面軌道滑到底端，根據(jù)動(dòng)能定理，有切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為根據(jù)閉合電路歐姆定律，有聯(lián)立解得（2）因?yàn)閮蓪?dǎo)體棒所受的安培力始終大小相等、方向相反，所以將兩棒組成的系統(tǒng)作為研究對象，由動(dòng)量守恒得解得（3）從棒剛進(jìn)入磁場到與棒共速，對導(dǎo)體棒，由動(dòng)量定理得代入數(shù)據(jù)解得3．（1）；（2）【詳解】（1）金屬棒在傾斜導(dǎo)軌上受重力、支持力和沿斜面向上的安培力，金屬棒在傾斜導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)達(dá)到最大速度時(shí)，勻速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平衡條件其中感應(yīng)電動(dòng)勢為根據(jù)閉合電路歐姆定律，有聯(lián)立解得（2）在水平導(dǎo)軌上產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢為通過的電荷量為聯(lián)立可得4．（1）2.5m/s；（2）0.2V；（3）【詳解】（1）金屬棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，由平衡條件知棒勻速切割磁感線時(shí)回路電流代入得解得（2）勻速時(shí)，代入公式，知（3）由能量守恒定律知解得5．（1）0.3；（2）；（3）【詳解】（1）釋放時(shí)對金屬棒由牛頓第二定律分別可得聯(lián)立解得（2）由右手定則可知，金屬棒中的電流方向從到，經(jīng)分析，當(dāng)兩金屬棒加速度為0時(shí)速度最大，設(shè)最大速度為，對棒有對棒有此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢為由閉合電路歐姆定律可得解得（3）設(shè)金屬棒由靜止釋放至最大速度所需時(shí)間為，則對棒有對棒有而解得6．（1）；（2）；（3）【詳解】（1）由電流的定義得又解得（2）由題意可知，當(dāng)金屬框恰好不動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體棒速度最大，故而且得到由得到設(shè)位移為x時(shí)導(dǎo)體棒速度為v，對導(dǎo)體棒由牛頓第二定律有而，聯(lián)立解得（3）選向右的方向?yàn)檎较?，撤去拉力后，?dǎo)體棒在安培力作用下做減速運(yùn)動(dòng)，由動(dòng)量定理可知而總位移7．（1）逆時(shí)針；（2）0.5C；（3）1.5m/s；（4）【詳解】（1）由右手定則可知，第一次穿過磁場時(shí)回路中有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流。（2）a棒在第一次穿過磁場的過程中平均電動(dòng)勢通過的電量（3）第一次穿過磁場的過程中由動(dòng)量定理可知解得v1=1.5m/s（4）兩棒發(fā)生彈性碰撞，則解得v2=-0.5m/s8．（1）；（2）；（3）【詳解】（1）金屬棒在左側(cè)導(dǎo)軌上，當(dāng)沿導(dǎo)軌向下重力的分力與金屬棒所受安培力等大時(shí)，金屬棒速度達(dá)到最大，將做勻速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)此時(shí)速度大小為，則此時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢為電路中的電流為金屬棒所受安培力為解得（2）金屬棒第一次沿右側(cè)導(dǎo)軌上滑過程中，因?yàn)橥ㄟ^金屬棒的電流始終為0，所以回路中的磁通量不變，則即（3）金屬棒在右側(cè)導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律解得金屬棒在右側(cè)導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的最大位移為，則解得若金屬棒沿右側(cè)導(dǎo)軌向下做加速度大小為的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則根據(jù)牛頓第二定律解得此時(shí)電路中的電流為金屬棒下滑時(shí)間為t，則解得則此過程通過金屬